广西师范大学学报(自然科学版) ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (5): 49-62.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2025121201

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EMD-YOLO:一种基于改进YOLO11n的PCB缺陷检测模型

索贵东1,2, 陆志敏1,2, 李自立1,2*   

  1. 1.广西类脑计算与智能芯片重点实验室(广西师范大学), 广西 桂林 541004;
    2.广西高校集成电路与微系统重点实验室(广西师范大学), 广西 桂林 541004
  • 收稿日期:2025-12-12 修回日期:2026-03-25 出版日期:2026-09-05 发布日期:2026-07-24
  • 通讯作者: 李自立(1979—), 男, 广西桂林人, 广西师范大学副教授, 博士。E-mail: zlienishi@ gxnu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(62361006);广西自然科学基金(2020GXNSFBA297119)

EMD-YOLO: a PCB defect detection model based on improved YOLO11n

Suo Guidong1,2, Lu Zhimin1,2, Li Zili 1,2*   

  1. 1. Guangxi Key Laboratory of Brain-inspired Computing and Intelligent Chips (Guangxi Normal University), Guilin Guangxi 541004, China;
    2. Key Laboratory of Integrated Circuits and Microsystems (Guangxi Normal University), Guilin Guangxi 541004, China
  • Received:2025-12-12 Revised:2026-03-25 Online:2026-09-05 Published:2026-07-24

摘要: 针对现有缺陷检测方法在小目标、复杂背景与不规则形态下边缘特征提取能力弱、多尺度感知不足及定位精度有限的问题,本文提出一种改进YOLO11n的PCB表面缺陷检测模型EMD-YOLO。该模型通过引入边缘增强模块(edge enhancement, EE)与多尺度边缘信息增强模块(multi-scale edge information, MSEI),提升对微小及复杂缺陷的边缘特征表征能力,并通过轻量级的多尺度池化构建特征金字塔,增强模型的多尺度感知能力。此外,本文在训练中采用DIoU损失函数优化边界框回归精度,进一步提高定位精度。实验结果表明,EMD-YOLO在PKU-Market PCB数据集上的平均检测精度(mAP@50)相比基线模型YOLOv11n提升3.8个百分点,并在计算复杂度几乎不变的情况下,显著提升模型的实用性与鲁棒性。

关键词: PCB, 缺陷检测, 计算机视觉, 损失函数, 多尺度特征融合

Abstract: To address the limitations of existing defect detection methods, namely weak edge feature extraction for small targets, inadequate multi-scale perception under complex backgrounds and irregular morphologies, and limited localization accuracy, an improved YOLO11n-based PCB surface defect detection model, termed EMD-YOLO, is proposed. An Edge Enhancement (EE) module and a Multi-Scale Edge Information Enhancement (MSEI) module are introduced to strengthen the representation of edge features for minute and structurally complex defects. Additionally, a lightweight multi-scale pooling scheme is employed to construct a feature pyramid, by which the network’s multi-scale perception capability is enhanced. Furthermore, the Distance-IoU (DIoU) loss function is adopted during training to optimize bounding box regression, by which localization accuracy is further improved. Experimental results on the PKU-Market PCB dataset demonstrate that a 3.8 percentage point improvement in mean average precision (mAP@50) is achieved by EMD-YOLO compared to the baseline YOLO11n model, while nearly unchanged computational complexity is maintained, thereby significantly enhancing the model’s practicality and robustness.

Key words: PCB, defect detection, computer vision, loss function, multi-scale feature fusion

中图分类号:  TP391.41

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